المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
{افان مات او قتل انقلبتم على اعقابكم}
2024-11-24
العبرة من السابقين
2024-11-24
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24


Diatomic Molecules in Two Dimensions  
  
1529   04:57 مساءاً   date: 26-8-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 22


Read More
Date: 28-7-2016 2211
Date: 26-8-2016 1233
Date: 11-8-2016 1028

Diatomic Molecules in Two Dimensions

You have been transported to a two-dimensional world by an evil wizard who refuses to let you return to your beloved Columbia unless you can determine the thermodynamic properties for a rotating heteronuclear diatomic molecule constrained to move only in a plane (two dimensions). You may assume in what follows that the diatomic molecule does not undergo translational motion. Indeed, it only has rotational kinetic energy about its center of mass. The quantized energy levels of a diatomic in two dimensions are

with degeneracies gJ = 2, for J not equal to zero, and gJ = 1 when J = 0. As usual, B = h/8π2 Ic, where I is the moment of inertia.

Hint: For getting out of the wizard’s evil clutches, treat all levels as having the same degeneracy and then... . Oh, no! He’s got me, too!

a) Assuming τ >> hcB, derive the partition function Zrot for an individual diatomic molecule in two dimensions.

b) Determine the thermodynamic energy E and heat capacity CV in the limit, where τ >> hcB for a set of indistinguishable, independent, heteronuclear diatomic molecules constrained to rotate in a plane. Compare these results to those for an ordinary diatomic rotor in three dimensions. Comment on the differences and discuss briefly in terms of the number of degrees of freedom required to describe the motion of a diatomic rotor confined to a plane.

SOLUTION

a) The partition function Zrot may be calculated in the usual way by multiplying the individual Boltzmann factors by their degeneracies and summing:

(1)

This is difficult to sum, but we may consider the integral instead, given the assumption that τ >> hcB:

(2)

b) The energy and heat capacity of the set of diatomic molecules described above may be determined from the partition function for the set:

(3)

where the N-fold product has been divided by the number of permutations of the N indistinguishable molecules. Recall that

We then find that

(4)

Again, for τ >> hcB, the heat capacity is

(5)

A diatomic rotor in three dimensions would have contributions to the energy of (1/2)τ per degree of freedom. Three degrees of translation and two degrees of rotation (assuming negligible inertia perpendicular to its length) gives for one molecule

(6)

(7)

A diatomic rotor confined to a plane would have three degrees of freedom, two translational and one rotational. Hence,

(8)

(9)

The quantization of energy is not apparent since we have assumed τ >> hcB.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.